IMS学习设计规范及其实践 孙迪 （北京师范大学现代教育技术研究所，北京，100875）

一、发展背景
E-learning领域，注重研究学习资源可重用、互操作等理念的学习对象思想经过几年发展，已经成为主流取向，各种规范标准如雨后春笋。如：成立于1997年的IMS全球学习联盟(IMS Global Learning Consortium)，作为目前世界上对E-learning标准投入最深最积极的组织，已经制定了Metadata Specification、Enterprise Specification、Content Packaging Specification、QTI Specification、LIP Specification等规范；此外，还有美国国防部ADL计划制定的SCORM标准。这些规范和标准注重体现学习对象的可重用和互操作等理念，但是都局限于个别化学习的追踪、简单资源的排序、学习内容的描述及个别教学法的模拟等方面，不适于支持多角色的协作学习、大量教学法的应用和学习过程的设计。缺乏对于教学方法、策略、目标和教学活动的统一描述是这些标准的软肋所在。E-learning规范必然要向多种角色互动、多种教学法应用的方面发展才能打破僵局。为此，IMS在2003年开发了学习设计规范（IMS Learning Design），以下简称LD规范。LD的目标是提供通用的框架来描述教与学的过程，整合学习者和教师的活动、以及学习过程中用到的资源（媒体）和服务，同时支持多种教学法、多个学习者（包括个别学习者）的学习、混和式学习和各种学习资源的可重用。LD才是既体现了学习对象理念又真正适合于描述多种教学法的规范。
LD规范源于荷兰开放大学Rob Koper博士提出的EML（the Educational Modelling Language），IMS对EML进行了非关键性的改变，以与现有标准体系相兼容，并使规范在通用性和教学法呈现上达到平衡，于2003年公布了LD规范1.0版本。目前，其应用主要涉及到教学设计的描述、网络课程的开发、学习资源的重用、网络教学平台的设计等方面。LD规范的应用是全球的新兴领域，以欧洲为主，是目前美国缺乏主导力的领域。
二、LD规范的主要体系
IMS发布的LD规范主要包括三卷文档：IMS LD最佳实践指南（IMS Learning Design Best Practice Guide，此文档主要目的在于阐述如何贯彻实现LD规范）；IMS LD信息模型（IMS Learning Design Information Model，此文档描述了LD规范的数据结构，以抽象的方式对规范中的XML元素进行了描述）；IMS LD信息绑定（IMS Learning Design Information Binding，此文档细致的阐述了如何用XML Schema来对这些元素进行绑定）。除此之外，IMS还提供了各种IMS LD XML Schemas。本文主要通过概念模型、信息模型和实施指南来阐述LD规范。
2.1.概念模型
概念模型定义了LD规范中的基本概念和各种关系，是理解LD的基础。图1即为LD规范概念模型。LD规范提倡按照一定的方法从活动中学习（方法决定着活动的时间和种类），每个人承担一定的角色（如：学习者、教师），各个角色以各自的目标为导向，在环境中进行学习活动或支持活动，并通过活动达到学习目标。基于LD规范对这一系列过程进行的设计就是学习设计。
LD规范的设计和执行分为A、B、C三个级别，其分级原则是：首先定义一个完整简洁的框架（Framework）及内核，在此基础上再定义两个扩展级，以实现更复杂的行为和特征。参照图1，A级包含了支持教学方法多样性的核心词汇：方法（method）、角色（role）、活动（activities）、环境（environment）等，B级在A级的基础上增加了属性（properties）和条件（conditions），C级增加了通知（notification）元素，以支持更多的复杂行为。

图1 学习设计的概念模型
方法（method）是为了使学习者在具体情境中达到学习目标，对各种角色、活动和环境进行设计，从而得出的一组教学方案以及使用方案的先决条件[1]。教与学的过程通过方法来体现，学习设计的其他成分也直接或间接的参照方法。方法这一元素凸显了LD规范注重学习过程而非学习内容的理念，是其核心所在。方法的描述采用了戏剧术语，方法中通常包含一个剧本（play），剧本中包含若干按先后顺序执行的幕（act），幕中又包含若干角色分配（role-parts），在系统中，多个角色分配可以并行，这就保证了各个角色在同一时间进行各自的活动。
LD规范规定每个人被赋予角色（role）后才能参与活动。角色的划分，在一定程度上体现了学习者的个别化学习任务，这样有助于协调个别化学习和协作学习之间的关系，也保证了学习过程中多种角色的互动和多种活动的交互，尤其是对于协作学习而言，通过角色来完善学习者的素质是非常重要的。图1中定义的基本角色有两种：学习者和教师。每种角色还可以包含各种子角色，规范中将为子角色命名和分配活动的权利交给了设计者。例如协作学习的设计方案中，不同的学习者可以扮演不同的角色，并且在不同的环境中进行不同的活动。
活动（activities）是学习设计中一个很重要的元素，我们认为活动是指基于一定的学习目标学习者和教师所进行的操作的总合。活动连接着角色和环境中的学习对象及服务，分为学习活动和支持活动两种。学习活动是最小的完整单元，对于学习者来说是一步一步的情景，它以文本或多媒体的形式给出了活动的指导说明，帮助学习者达到预定的学习目标；支持活动规定了支持教学的角色所进行的活动，以保证学习活动的顺利进行。活动可以通过活动结构（activity-structure）来组织，活动结构也可以嵌套，这样能够保证教学的灵活性。活动结构分为顺序结构和选择结构：顺序结构中，角色按预定的顺序来完成结构中不同的活动；选择结构中，角色可以任选结构中一定数量（这个数量是预先规定的）的活动。活动结构还可以参引其它的活动结构和外部的学习单元，如果有必要的话，还可以在此基础上定义评价活动。[2]
环境（environment）是指学习资源和学习工具的整合，相当于容器，课程设计者将学习者在每一个固定步骤所需要的资源放在其中。环境包含了学习对象和服务，这里的学习对象是指在学习活动和支持活动中使用的可重用的数字或非数字资源，例如Web页面、书本、制作工具（文本编辑器等）、仪器（显微镜等）、试题等等；服务就是用来支持教与学过程的工具，例如聊天室、论坛和邮件等（这些工具由学习管理系统提供），服务可分为四类：邮件服务、会议服务（实时会议、非实时会议和通知等）、监控服务和索引搜索服务，LD不仅能够选择性的使用服务，在需要的时候还能整合服务[3]。具体学习环境的设计就是根据一定的活动对学习资源和学习工具的收集、开发、选择和整合。角色、活动和环境的关系如图1所示，在具体的环境下，不同的角色执行不同的活动，最终完成确定的学习任务。
在级别A的学习设计中，学习者的活动是线性的，不能在活动之间的来回跳转。而包含了属性（properties）和条件（conditions）的B级，可以触发相应的活动跳转，从而非线性的执行相关的活动，使教学方法丰富化。
条件（conditions）能够为具体的学习者设计个性化的学习设计，精确活动和环境对于人物和角色的分配。例如，通过相关条件的设计，对于具有善于逻辑推理的学习风格的学习者，所有的活动采用无顺序呈现的方式；如果学习者已具有某一主题的前导知识，则相关的学习活动可以略过。[4]
属性（properties）是用户和角色档案的组成部分，用来存储：角色、学习单元、用户档案、完成活动的过程数据、测试结果（前导知识、能力、学习风格等）、在教与学的过程中添加的学习对象（报告、散文或新的学习资源等）。通过属性可以对用户和角色进行监控、评价、个别化。[5]
通知（notification）是学习设计在C级增加的一个元素，它能够基于一定的事件来给角色发送消息或启动一个新的活动。角色执行活动后会生成的结果和事件可以触发一个通知，使角色执行一项新的活动。例如一个学生完成一个活动后（这就是一个结果），他自己或另一个学生和老师就被通知触发可以进行下一个活动。通知的机制也适用于后一个活动依赖于前一个活动结果的适应性任务环境的设计。C级高于B级的地方在于，B级只能基于属性的值来执行活动的跳转，而C级还可以基于活动的完成和属性值的设置等通知事件来执行操作，并发送消息。[6]
2.2.信息模型
信息模型对LD规范的各种元素和属性进行了细致的描述。学习单元（UOL，Unit of Learning）是理解信息模型的前提概念，它是指任何在教育或培训中使用的模块，例如一门课程，一堂课等[7]。学习单元不仅是学习资源的集合，还包括各种活动（问题解决的活动，搜索活动，讨论活动，互评活动等等）、评价和教师提供的服务和支持工具。对学习设计进行内容包装，就得到学习单元包。可以这样认为：学习单元包等于学习设计加内容包装[8]。图2显示了学习单元包的结构：整体是一个包交换文件，包括内容清单和实际物理文件两部分。内容清单的组织结构中包含学习设计元素，其结构是按照下面将要介绍的信息模型进行组织的，资源则包含了所需的物理文件和支持平台地址的引用等内容。

图2 学习单元包的结构
学习设计是一个复杂的结构，能够再现概念模型的各种元素，信息模型则对这些元素及其行为进行了详细的描述。图3表现的是信息模型中主要元素的关系，根元素是learning-design，其下的 components（成分）和method（方法）是信息模型中两个相对应的关键元素：components是变量声明的地方（可以把它看成是学习设计中可重用资源的集合，这个集合负责对资源进行说明）；method是体现具体教学方法的地方。设计者以学习设计的理念为基础，对学习资源、学习任务、学习活动、学习环境等各个方面进行分析，构建多种教学法（如基于问题的学习、小组讨论、案例教学等）。在根据LD规范进行具体的学习设计的时候，首先，将learning objectives、prerequisites等元素标识清楚；然后，在components中说明学习设计中使用到的角色、活动、环境等元素，这时并不涉及到策略和方法的使用；最后，在method中，通过play、act、role-parts等元素来体现教学法中的策略和方法，当涉及到确定的角色、活动和环境时，就会对components中的成分进行引用，这样components和method就建立了对应关联，形成完善的学习设计。不难发现，通过对各种规范元素的设计和组合，LD能够表现出多种灵活的教学方法，这是LD规范区别于其它规范的一大特征所在。

图3 学习设计的简化信息模型
2.3.实施指南
本文将学习设计的具体实施总结为两部分：创作、发送。
1）创作
创作是完成LD实例文档的过程。首先以文本的形式介绍这次设计的标题、提供者、教学方法、内容、学习目标、角色、学习内容的划分、学习服务/设备/工具的使用、学习活动流程划分等；然后根据这些介绍画出UML的活动图，主要是描述出各个角色所进行的活动流程；最后是将上面的信息转换成xml文档实例。此外，为了保证创作的完善性，还可以利用IMS提供的schema来验证创作的xml文档的有效性。
2）发送
发送是学习设计的实际执行阶段。主要工作是给用户提供的个性化视图，即根据学习设计的文档、用户的角色和用户档案数据，给用户呈现他所应该用到活动树、服务树、学习内容和偏好的字体颜色等。在发送阶段也有角色的人员分配问题，与创作阶段仅仅为用户分配教师和学生两种角色不同，发送阶段是负责子角色的分配，因此分配者更需要学习设计知识和对人员的了解。用户角色在运行过程中有可能会改变，这也需要运行环境能相应调整用户的视图。
三、LD创作实践
在此，介绍一个A级别的学习设计实例——申办2012年奥运会，这是一个协作学习的案例。
3.1介绍
本案例的题目是“申办2012年奥运会”，学习目标是学生通过模拟2012年奥运会的申办，了解5个申办城市（巴黎、伦敦、纽约、马德里、莫斯科）在体育、财政、交通、人文、社会等方面的情况。设计中涉及到两种基本角色：学习者和教师，采用了协作学习的方法。需要的学习工具和资源有网络、计算机、网上论坛、资源网址、电子日历（用于安排活动日程）等，这些是学习环境的组成部分。根据申办城市将学习者分为5个不同的小组，学习过程由三个模块组成，具体流程如下：
模块1：各城市申办准备
指导者对活动进行介绍、学生按城市分组
巴黎、伦敦、纽约、马德里、莫斯科5个小组分别进行以下活动：搜集整理申办奥运的资料（1.1）、分析本城市的优劣势（1.2）、分析其他城市的优劣势（1.3）、明确本城市的申办策略（1.4）
模块2：申办陈述、投票
5个城市申办陈述、评委会投票选举主办城市
模块3：学习交流反思
交流学习成果、反思协作经验
上述三个模块是顺序关系，模块1中，各组的4个活动是并发进行的，模块3中的两个活动的顺序可以任意选择。
3.2画UML活动图
活动图以顺序、并发、选择的方式呈现活动。学习者角色分为学生、巴黎、伦敦、纽约、马德里、莫斯科等子角色，教师角色分为支持指导者和专家评委这两个子角色。各种角色涉及到的活动如UML图所示，学习活动有单独执行的（如模块1），也有需要交互的（如模块3）；支持活动是伴随学习活动的进程，顺序进行的（如支持指导者的活动）。这里我们将一些学习活动组织成活动结构，以便XML实例文档的“方法”能够进行简洁的参照引用，同时也体现了可重用的思想。模块1中，每个以城市命名的学习小组所进行的1.1、1.2、1.3、1.4等活动，组成一个以本城市命名的学习结构，这五个活动结构中的活动按先后顺序进行。模块2中，各小组的陈述活动组成“申办陈述”这一活动结构，其中活动的也按先后顺序进行。模块3中，交流学习成果和反思协作经验组成“交流-反思”活动结构，两个活动无固定的先后次序。上述所涉及到的各种角色、活动、活动结构以及介绍中的题目、学习环境等元素，将在XML实例文档的components部分进行变量声明。本学习设计的方法中只有一个剧本，剧本包含以下几个依次进行的幕：1.申办活动介绍、2.学生分组、3.各小组申办准备、4.申办陈述、5.评委投票、6.交流反思。每个幕中，根据需要，引用相应的角色、学习活动、支持活动、活动结构和环境等。第3幕中，各个小组根据各自的活动结构并发进行活动，所有活动完成之后才能进入第4幕。第6幕所引用的“交流-反思”活动结构中，两个活动无固定的先后次序，选择一种次序完成活动即可。当第6幕完成之后，整个学习过程结束。
以介绍和UML活动图为基础，利用工具并参照信息模型将进行XML实例化，然后再打包，就可以在支持LD规范的系统平台上应用了。

图4 实例的UML活动图
以上，介绍了一个级别A的学习设计实例的创作过程，从中可以看出学习设计与传统教学设计理念的不同。传统的教学设计把教学系统分解为教师、学习者、教学内容、教学环境等四个要素，这种对教学系统的静态认识，没有凸显教师和学习者这两个能动性要素的各种角色关系以及关系的变化对教学系统造成的影响，局限了协同环境下学习活动的设计以及各种教学法的体现。在上述实例中，在学习设计理念的基础上，突破了传统方式，以活动为中心，通过与角色、方法和环境的合理设计来建构更好的表现教与学过程的框架。在实例设计中以学习目标为导向，对各种活动进行结构的划分，将教与学的过程划分为3大模块（准备、陈述、交流反思），对各模块中的活动进行序列的设计，选择各种活动所需的资源和工具并为其建构支撑环境，这种教与学的框架搭建得更加灵活合理。在具体的活动中，教师和学习者的角色得到细化，各种角色随着活动的不同灵活变化，进而引起教学方法和策略的变化，使教与学的过程处于动态的平衡之中。例如实例中，学习者的角色从学生变为五个城市小组最后又在交流和讨论中变回学生，教师的角色根据支持活动的不同分为支持指导者和专家评委，这些都明显区别于传统教学设计中师生角色的一成不变或含混变化，很好的体现了教师和学习者的能动性，教学过程的灵活性和动态特征。此外，以活动为中心来进行设计还保证了学习对象的可重用性，实例中的各种活动可以灵活组合重用。这些都体现了学习设计“以学习活动为主，从做中学”、“注重学习过程，对学习活动进行组织安排以提高学习效率”、“记录学习设计，以备共享和重用”等重要的理念。
四、支持工具及其应用现状
LD规范的顺利推广和应用，需要相应的软件工具的支持，主要介绍如下三种：
Reload：Reload致力于开发LD编辑器和实时运行环境，它已经成功的开发了内容包装和原数据编辑环境，LD编辑器将成为这一系列工具中的一员。上述的“申办2012年奥运会”的例子就可以通过Reload进行编辑和包装。Reload主要有“General、Roles、Environment、Activities、Method、Resources”六个基本的用户界面，不过这些界面需要进一步设计，以方便用户创建学习设计。Reload LD测试版6，声称可以创建完全的学习设计。此外，Reload也打算开发基于CopperCore设置的LD播放工具。[9]
CopperCore：荷兰开放大学一种J2EE实时运行引擎，允许软件设计者将IMS-LD整合到应用软件中，这是一种潜力很大的发展趋向。CopperCore提供3种API函数来支持IMS学习设计的公布、管理和发送：主要的是LD引擎，用于启动实时运行； CourseManager（课程管理）用于调用用户、角色等；此外还有Timer API。CopperCore2.1版本，是首个支持A、B、C三个级别并且属于公开资源的IMS-LD引擎。[10]
LAMS：LAMS(Learning Activity Management System)是由悉尼MacQuarie 大学的James Dalziel创建的。LAMS不执行IMS-LD规范，但是它注重于创建活动而不是内容的特点与LD不谋而合，其它软件都注重执行LD规范的三个级别，LAMS却是执行学习设计的理念。LAMS包含了使用者管理、学生进度传递、教师同步监督学生进度以及最重要的进度序列编辑与改编等环境。为活动序列提供实时运行环境，用法灵活简单。[11] LAMS有很多协同工具。现存的问题是，要实现更好的共享和重用的目标，要LAMS软件有更复杂全面的实时运行功能。当IMS-LD普及的时候，这类问题就会被提上议事日程。
上述软件工具的开发和使用还处在不成熟的阶段， LD规范如何更好的在实践中应用，可重用的设计如何执行，这是我们拭目以待的。
五、LD规范现存的不足及开发展望
LD规范突破了以往E-learning研究侧重学习内容和个别化学习的局限，并在其基础上对E-learning中如何建构更好的框架来表现学习过程、设计协同环境下的学习活动、协调各种角色关系、灵活描述多种教学法等方面进行了探索。此外，还继承以往E-learning规范的优点，使E-learning系统开发突破“特定平台系统对应特定教学法”的传统模式，做到：以一套语言容纳多种教学法，让同一系统能够实施各种教学法。LD规范对于教师、教学设计者和教学系统开发者的理论和实践研究都有所裨益。这些都是E-learning研究领域的重大进步。
但是目前LD规范的研究还尚未成熟，就LD1.0版本来说，内容过于繁杂，不利于课程设计者对规范理解，在一定程度上阻碍了规范在实际的工作中的推广和应用。1.0版本中对于一些重要的问题还没有解释清楚，主要有以下几个方面：如何使学习者从遵循目标学习顺利的过渡到面对生活中的真实情境；如何对学习和教学情景进行叙述性的描述，更全面的设计教与学的活动（尤其是补充的教与学的活动）；如何为学习者提供更灵活的支持；进行教与学的反思，并通过反思来共享学习成果；等等。不能否认，无论是LD规范本身还是其支持工具的研究都还有待深入。
本文认为，LD规范应该完整性、可重用性、兼容性等方面进行深入的研究探索。学习对象致力于灵活的描述多种教学法的理念才初步实践，对各种学习对象、学习活动、学习服务，以及各种教学法进行灵活、全面、实用的描述和实现，还不甚完善。如何更好的表现各种教学法，即教学法的完整性，是LD需要继续深入研究的一个重要趋向；可重用性也是学习设计理念的重要体现方面，要在今后的研究中确保有用的学习对象能够被鉴别、分离、去背景化、交换，支持学习单元及其成分的重用和再设计，同时更好的支持学习设计的抽象提升，使学习单元（UOL）能够在各学习系统之间相互交换、传输，在不同的环境中，针对不同的人被有效使用，而不仅仅是针对有限的产品设计使用；规范的兼容性也是有待解决的方面，在确保LD规范有效应用的前提下，平衡现存规范和标准，高效的整合其它可用的规范和标准（如IMS和IEEE LTSC的相关规范），这是推广和贯彻LD规范的关键因素，其协调和整合的复杂程度并不亚于LD规范的开发本身；再现性，学习设计能够被抽象提升，使学习单元（UOL）能够在各学习系统之间相互交换，并能以多种模式传输，在不同的环境中，针对不同的人被有效使用，而不仅仅是为有限的产品设计使用。此外，软件支持的完备性也是LD规范继续发展不可或缺的重要因素，在E-learning的大背景下，规范的完善与推广，离不开与LD相适应的软件工具的支持，相关软件工具的开发和设计不能够滞后不前。对于相关的软件，我们可以从设计主旨、功能特点、相关技术等方面对于这些支持工具进行评估和鉴定，以引导软件工具快速有效的发展。
在E-learning领域中，随着IMS-LD的不断完善和推广，更好的实现学习资源的可重用共享、教学法的灵活多样、学习环境的丰富化是可以预见的。我们要给予LD及时的关注和研究，将其与我国的实际情况相结合，以促进我国的E-learning产业与国际接轨，推动现代远程教育的发展，加快我国教育信息化的进程。
参考文献
[1] [2] [3] [4] [5] [6] IMS Global Learning Consortium. IMS Learning Design Best Practice and Implementation Guide. [OL]. http://www.imsglobal.org/learningdesign/ldv1p0/imsld_bestv1p0.html. 2004 -4 -23
[7] [8] IMS Global Learning Consortium. IMS Learning Design Information Model. [OL] .http://www.imsglobal.org/learningdesign/ ldv1p0/imsld_infov1p0.html. 2004 -4 -23
[9][10][11] Sandy Britain. A Review of Learning Design: Concept, Specifications and Tools. [OL]. http://www.jisc.ac.uk/uploaded_documents/ACF83C.doc. 2004 -12-17